For at bestemme tilstanden af et organ i kroppen, kan en radiolog bruge en radioisotop, der opkoncentreres i det organ. Cellerne i kroppen, differentierer ikke mellem et radioaktivt atom og et ikke-radioaktivt atom, så radioisotoperne er nemme at inkorporere. Så kan disse radioisotoper detekteres, fordi de udsender stråling. Nogle radioisotoper der anvendes i nuklear medicin, kan ses i tabel 16.8.
Scanninger med radioisotoper
Efter en person har fået en dose med en radioisotop, fastlægger en radiolog niveauet og stedet af radioaktiviteten der udsendes af radioisotopen. Et apparat kaldet en scanner, anvendes til fremstilling af et billede af organet. Scanneren bevæger sig langsomt hen over kroppen, over den del af kroppen hvor organet der indeholder radioisotopen, er placeret. Gammastrålerne der udsendes af radioisotopen i organet, kan bruges til at eksponere en fotografisk plade, og danne en scanning af organet. I en scanning, kan områder med minsket eller øget bestråling, indikere tilstande som sygdomme i organet, en svulst, blodansamlinger, eller ødemer.
En almindelig metode til at fastlægge skjoldbruskkirtlens funktion, er ved anvendelse af en metode kaldet RAIU (af det engelske radioactive iodine uptake). Oralt indtaget iod-131, blander sig med de iod der allerede er tilstede i skjoldbruskkirtlen. Firetyve timer senere, bestemmes mængden af det optagede iod-131. Et måleinstrument holdes op til området hvor skjoldbruskkirtlen befinder sig, og måler mængden af stråling der kommer fra I-131 som er blevet optaget der (se figur 16.4).
En person med en hyperaktiv skjoldbruskkirtel, vil have et højere end normalt optag af den radioaktive iod, hvor en person med en underaktiv skjoldbruskkirtel, vil have et lavere optag end normalt. Hvis personen har en hyperaktiv skjoldbruskkirtel, påbegyndes en behandling der sænker skjoldbruskkirtlens aktivitet. En behandlingsmåde, involverer administration af terapeutiske mængder af radioaktivt iod, som har en højere strålingsaktivitet end den diagnostiske dosis. Det radioaktive iod finder vej til skjoldbruskkirtlen, hvor strålingen ødelægger nogle af skjoldbruskkirtlens celler. Dermed producerer kirtlen færre hormoner, og bringer lidelsen under kontrol.
PET – Positron Emission Tomography
Positronkilder med korte halveringstider, som for eksempel carbon-11, oxygen-15, nitrogen-13, og fluor-18, anvendes til en afbildningsteknik der kaldes positron emission tomography (eller PET). En isotop der er en positronkilde, så som fluor-18, går sammen med andre stoffer i kroppen som for eksempel glucose, og anvendes til studie af hjernens funktioner, metabolisme, og blodgennemstrømning.
Som positronerne udstråles, går de sammen med elektroner, og danner gammastråler der detekteres af computerstyret apparatur, som danner et tredimensionelt billede af organet. (se figur 16.5).
Opgaveeksempel 16.8 |
Medicinsk anvendelse af radioisotoperI behandlingen af abdominal carcinom, behandles en person med ”frø” af guld-198, som er en betakilde. Opstil kernereaktionsligningen for betahenfaldet af guld-198. LøsningVi kan opstille den ikke afstemte kernereaktionsligning ved at starte med guld-198: Ved betahenfald, ændres massetallet 198 sig ikke, men atomnummeret på den nye kerne, stiger med en. Det nye atomnummer er derfor 80, som er kviksølv, Hg. |
CT (Computed Tomography)
En anden afbildningsteknik, der anvendes til scanning af organer som for eksempel hjernen, lungerne, og hjertet, er computed tomography (CT). En computer overvåger optagelsen af 30.000 røntgenstråler, rettet mod på hinanden følgende lag af målorganet. Baseret på tæthede af kropsvævet og væskerne i organet, giver den forskellige absorption af røntgenstrålerne, en serie af billeder af organet. Denne teknik, detekterer succesfuldt blødninger, svulster og atrofi.
MRI (Magnetic Resonance Imaging)
Magnetic resonance imaging (MRI), er en kraftfuld afbildningsteknik, som ikke involverer røntgenstråling. Den er den mindst invasive afbildningsteknik der er til rådighed. MRI er baseret på absorptionen af energi, når protoner i hydrogenatomer bliver eksiterede af et stærkt magnetfelt. Hydrogenatomer udgør 63 % af alle atomerne i kroppen. I hydrogenkernen, opfører protonerne sig som små magneter. Uden et eksternt magnetfelt, har protonerne en tilfældig orientering. Men når de placeres i et stærkt magnetfelt, vil protonerne imidlertid arrangere sig i forhold til magnetfeltet. En proton der er arrangeret med magnetfeltet, har en lavere energi, end en proton der er arrangeret mod magnetfeltet. Efterhånden som MRI scanningen skrider frem, bliver der tilført radiofrekvensimpulser af energi, og hydrogenkernerne resonerer med en bestemt frekvens. Herefter bliver radiobølgerne hurtigt slukket, og protonerne vender langsomt tilbage til deres normale arrangement i forhold til magnetfeltet, og resonerer nu ved en anden frekvens. De frigiver nu den energi de absorberede fra radiobølgeimpulserne. Forskellen i energien mellem de to stadier, frigives som fotoner, der danner det elektromagnetiske signal, som scanneren detekterer. Disse signaler sendes til et computersystem, hvor et farvebillede af kroppen fremstilles. Fordi hydrogenatomer i kroppen befinder sig i forskellige kemiske miljøer, absorberer de forskellige mængder energi. MRI er specielt brugbart, hvis man skal afbilde blødt væv, som indeholder store mængder af hydrogenatomer, i form af vand.